水泥窯余熱發(fā)電系統(tǒng)節(jié)能改造

朱曉明

摘 ? ?要：近年來，社會經(jīng)濟(jì)在快速發(fā)展的同時(shí)，科學(xué)技術(shù)更新與發(fā)展的速度不斷加快，在很大程度上也極大的促進(jìn)了各行各業(yè)的迅速發(fā)展，水泥窯余熱發(fā)電項(xiàng)目開展已久，是許多水泥生產(chǎn)企業(yè)發(fā)展過程中的核心重點(diǎn)部分。建筑行業(yè)在快速發(fā)展的同時(shí)，對于水泥等相關(guān)建筑材料的整體需求不斷增加，也極大的促進(jìn)了水泥工業(yè)的迅速發(fā)展，而水泥工業(yè)在實(shí)際生產(chǎn)過程中，水泥窯溫度過高的情況下，會釋放大量的低溫廢氣到空氣當(dāng)中，因此，水泥工業(yè)生產(chǎn)屬于高耗能的行業(yè)。如果直接排放，不僅會污染環(huán)境，也會導(dǎo)致能源大量浪費(fèi)，而通過低溫余熱發(fā)電技術(shù)，可對廢氣余熱進(jìn)行回收，并使其進(jìn)入到發(fā)電系統(tǒng)當(dāng)中，這樣能夠有效滿足水泥廠以及生產(chǎn)線的日常生活用電，并結(jié)合實(shí)際情況，進(jìn)一步加強(qiáng)真空系統(tǒng)節(jié)能減排措施，余熱發(fā)電并不需要煤炭等燃料，對環(huán)境產(chǎn)生的污染也比較小，加強(qiáng)余熱發(fā)電系統(tǒng)真空系統(tǒng)節(jié)能改造對水泥窯的健康可持續(xù)發(fā)展有著重要的意義。

關(guān)鍵詞：水泥窯;余熱;發(fā)電系統(tǒng);節(jié)能改造

1 ?前言

社會在不斷進(jìn)步的同時(shí)，人們的環(huán)保意識不斷提升，也越來越注重節(jié)能減排工作的全面落實(shí)，同時(shí)也是一項(xiàng)長期的發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃，對社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以及人們的日常生活有著重要的現(xiàn)實(shí)意義。回收余熱與降低能耗是節(jié)能減排戰(zhàn)略發(fā)展規(guī)劃當(dāng)中非常重要的空系統(tǒng)一項(xiàng)任務(wù)，余熱利用能夠有效提升能源利用率與產(chǎn)品質(zhì)量，節(jié)約成本投入，是當(dāng)代企業(yè)發(fā)展過程中極為重要的一部分，余熱利用技術(shù)在不斷的發(fā)展與演變過程中，也在不斷的優(yōu)化與改善，并且取得了顯著的成果，但是和西方國家相比較，仍存在較大差距，且余熱未充分利用，因此，加強(qiáng)余熱發(fā)電系統(tǒng)節(jié)能改造具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

2 ?水泥窯余熱發(fā)電系統(tǒng)節(jié)能改造的重要意義

2.1 ?減少能耗

水泥生產(chǎn)過程中，熟料燃燒會導(dǎo)致排放大量的低溫廢氣，余熱是總熱量的大約30%左右，這樣便會導(dǎo)致能源大量浪費(fèi)，水泥生產(chǎn)會導(dǎo)致熱能大量消耗，其次，水泥在生產(chǎn)過程中也必須電力支持。將低溫廢氣余熱逐漸轉(zhuǎn)化為電能，能夠有效降低電耗30%以上，對于企業(yè)而言，也能夠有效減少電力成本投入，減少生產(chǎn)過程中燃料的燃燒。避免水泥窯余熱排放到大氣當(dāng)中，從而導(dǎo)致出現(xiàn)熱島情況，其次，也能夠有效減少水泥生產(chǎn)企業(yè)的燃料消耗以及二氧化碳等燃料廢棄物排放。

2.2 ?符合政策方向

社會經(jīng)濟(jì)在快速發(fā)展的同時(shí)，各種能源，如水、土地以及材料等越來越匱乏，社會經(jīng)濟(jì)與資源之間的矛盾也越來越突出，而國家方面也大力開發(fā)節(jié)能技術(shù)，并逐漸被廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域當(dāng)中，取得了顯著的成果，水泥窯余熱生產(chǎn)技術(shù)能夠有效改善環(huán)境污染問題，并且降低成本投入，從而大幅度提高企業(yè)的市場競爭力，為社會的和諧穩(wěn)定發(fā)展做出巨大的貢獻(xiàn)，同時(shí)也減少環(huán)境污染[1]。

3 ?水泥窯余熱發(fā)電系統(tǒng)的影響因素

3.1 ?操作因素

主要表現(xiàn)為以下方面：首先是經(jīng)冷卻機(jī)波動(dòng)較大，熱源不穩(wěn)定，配料以及窯的微調(diào)都可能會導(dǎo)致窯內(nèi)物料運(yùn)動(dòng)速度以及結(jié)粒情況逐漸發(fā)生改變，從而導(dǎo)致不同階段熱能以及熟料量發(fā)生波動(dòng)變化，導(dǎo)致通風(fēng)阻力發(fā)生改變，所以，冷卻機(jī)與窯的整體匹配操作難度也會增加，其次，再加上抽風(fēng)量的變化以及推速等方面操作的影響，都會導(dǎo)致窯頭廢氣量發(fā)生波動(dòng)。冷卻機(jī)的進(jìn)風(fēng)與出風(fēng)存在較大變量，操作人員很多情況下往往只是憑借自身的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)節(jié)，控制依據(jù)和邏輯相對比較模糊。一般冷卻機(jī)鼓風(fēng)量在2.0nm3/kg，通過3臺系統(tǒng)風(fēng)機(jī)保障進(jìn)出分配，操作過程相對比較復(fù)雜化，如果只是靠操作員自身的思維進(jìn)行判斷，這樣是無法保障穩(wěn)定的。再者，余熱發(fā)電系統(tǒng)通常情況下會將過熱器設(shè)置在窯頭與區(qū)域，將余熱分解成為可供發(fā)電系統(tǒng)利用的熱源，這樣的單一化操作模式，在實(shí)際生產(chǎn)當(dāng)中，控制難度是非常大的，主要原因是窯頭分離可利用總熱相對過低，大部分無效排放，窯頭鍋爐廢氣熱源不穩(wěn)定，從而造成發(fā)電量出現(xiàn)巨大波動(dòng)。

3.2 ?技術(shù)因素

水泥窯余熱發(fā)電系統(tǒng)屬于熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，其熱能主要供應(yīng)窯的需求，其次，還需要供給原燃料烘干，這樣的電站系統(tǒng)，其熱源熱力燃燒系統(tǒng)非常復(fù)雜化，系統(tǒng)效率可進(jìn)一步提升，所以，對于技術(shù)管理人員的綜合要求也更高，大多數(shù)水泥企業(yè)缺乏專業(yè)的技術(shù)人才[2]。

3.3 ?建設(shè)動(dòng)機(jī)

余熱發(fā)電系統(tǒng)在設(shè)計(jì)建設(shè)過程中，一般情況下只是用于余熱資源補(bǔ)充，部分企業(yè)是迫于政策壓力，因此，會為了節(jié)省成本投資，系統(tǒng)設(shè)計(jì)過于簡單，材料材質(zhì)往往只是為了滿足使用而已，其次，不同供應(yīng)商之間存在惡性競爭的情況，造成鍋爐體積以及用鋼量無法滿足實(shí)際要求。多方面因素的影響，使得余熱發(fā)電系統(tǒng)在建設(shè)之處，便脫離了主要目的，一旦系統(tǒng)余熱源偏離設(shè)計(jì)參數(shù)，便會導(dǎo)致系統(tǒng)無法高效、合理運(yùn)行，從而造成余熱發(fā)電系統(tǒng)的實(shí)際熱利用率大幅度降低，系統(tǒng)發(fā)生較大波動(dòng)。

4 ?水泥窯余熱發(fā)電系統(tǒng)節(jié)能改造分析

4.1 ?加強(qiáng)管理

水泥企業(yè)生產(chǎn)過程中，余熱發(fā)電是極為重要的輔助補(bǔ)充系統(tǒng)，也是降低成本的主要手段，在生產(chǎn)過程中以熟料生產(chǎn)為主，如果人員配置不合理，便會極大的影響發(fā)電效率。在當(dāng)前大環(huán)境下，一定要加強(qiáng)管理，積極培養(yǎng)余熱發(fā)電與熟料生產(chǎn)的專業(yè)技術(shù)人才，將兩者有效結(jié)合，從而不斷激發(fā)操作人員的積極性，最大程度上保障熟料生產(chǎn)質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)能源效益最大化。在實(shí)際操作過程中還應(yīng)當(dāng)保障余熱資源質(zhì)和量之間的有效平衡，從而保障鍋爐效率以及汽輪機(jī)發(fā)電效率之間的均衡，保障余熱發(fā)電系統(tǒng)綜合熱利用效率最大化。還應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)定期檢查與維護(hù)，及時(shí)清灰，從而有效避免熱傳遞阻力逐漸加大，加強(qiáng)發(fā)電機(jī)的維護(hù)與管理，從而保障發(fā)電效率，對原材料進(jìn)場水分要加強(qiáng)管理，降低烘干熱源，減少漏風(fēng)，加強(qiáng)熱保溫，避免對熱資源品質(zhì)產(chǎn)生影響[3]。

4.2 ?余熱發(fā)電系統(tǒng)節(jié)能改造優(yōu)化

首先，要提升鍋爐余熱的回收效率，盡量采用沸點(diǎn)比較低的工質(zhì)，相對容易產(chǎn)生蒸汽，從而有利于余熱的回收，在外國，已經(jīng)對低沸點(diǎn)有機(jī)物以及氨、水的混合液，進(jìn)一步取代水，從而推動(dòng)汽輪機(jī)發(fā)電和運(yùn)轉(zhuǎn)，根據(jù)常規(guī)抽取廢氣的方式，發(fā)電量大幅度提升。其次，要優(yōu)化蒸汽采納數(shù)，從而提升發(fā)電機(jī)發(fā)電效率，余熱發(fā)電為中低溫參數(shù)，這樣會造成發(fā)電系統(tǒng)熱能利用率相對較低，低端熱損占比相對較高，蒸汽參數(shù)越高，汽輪機(jī)熱能的實(shí)際利用效率也就越高，在生產(chǎn)量不變的情況下，對蒸汽進(jìn)行過熱改質(zhì)，能夠大幅度提升余熱發(fā)電系統(tǒng)的利用效率，大幅度提高發(fā)電量。也有在預(yù)熱器旋風(fēng)筒出設(shè)置獨(dú)立過熱器，從而改善蒸汽品質(zhì)，進(jìn)一步提升余熱發(fā)電系統(tǒng)熱能利用效率，從而達(dá)到節(jié)能改造的目的。余熱發(fā)電與水泥裝備要及時(shí)改進(jìn)與優(yōu)化，要以提升資源利用最大化，進(jìn)行統(tǒng)籌規(guī)劃與設(shè)計(jì)，從工藝優(yōu)化與裝備革新等方面突破，從而逐步實(shí)現(xiàn)技術(shù)方面的升級換代，還可在損失相對較大的區(qū)域設(shè)置熱回收裝置，來提供余熱發(fā)電需要的熱水[4]。

5 ?結(jié)束語

國內(nèi)水泥行業(yè)近年來得到了迅速的發(fā)展，發(fā)展規(guī)模不斷擴(kuò)大，技術(shù)也逐漸區(qū)域成熟，從而大幅度提升水泥的總熱能利用效率，同時(shí)也積極響應(yīng)政策號召，大力開展節(jié)能減排工作，當(dāng)前，水泥企業(yè)余熱發(fā)電運(yùn)行存在較大的問題與波動(dòng)，主要和窯系統(tǒng)運(yùn)行波動(dòng)大，且管理人員未嚴(yán)格進(jìn)行操作有關(guān)，系統(tǒng)設(shè)計(jì)也是非常重要的一點(diǎn)。水泥行業(yè)作為能源消耗行業(yè)之一，應(yīng)當(dāng)積極推動(dòng)余熱發(fā)電技術(shù)的優(yōu)化升級與節(jié)能改造，從而不斷提升熱能利用效率，為社會節(jié)能減排工作的穩(wěn)步高效開展奠定良好的基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 趙鋒.水泥窯余熱發(fā)電除氧器真空系統(tǒng)節(jié)能改造[J].水泥，2018（10）：82.

[2] 楊文鋼，李雪濤.淺析余熱發(fā)電技術(shù)在水泥窯節(jié)能減排改造中的應(yīng)用[J].今日科苑， 2018（4）：77～77.

[3] 周信永，李平.水泥窯純低溫余熱發(fā)電節(jié)水系統(tǒng)改造[J].水泥，2016（9）：69～70.